JPH0622907B2 - プラスチックの伝達溶着法 - Google Patents

プラスチックの伝達溶着法

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はプラスチックの伝達溶着法に係り、特に捩り振
動を用いた伝達溶着法に関する。
［従来の技術］ 従来から、超音波を用いてプラスチック材を溶着するこ
とは、一般に知られている。
ところで、例えば筒状の溶着片を、薄板状の基板上に超
音波溶着する場合、従来は、超音波縦振動エネルギを効
率よく溶着面に与えるため、実開昭６１−９２１号公報
等に示されているように、基板の背面側から、超音波エ
ネルギを与える方法を採っている。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記従来の溶着法の場合には、工具ホーンの
構造が複雑になるとともに、基板が大型の場合には適用
できず、この場合には、特殊な治具を用いて溶着片を保
持し、その上に基板を載置して超音波溶着を行なわなけ
ればならない等の問題がある。
また、基板が小型であっても、基板が薄板状でなければ
ならず、板厚が厚い場合には溶着が不可能となる。しか
も、基板が薄板状であっても、ホーンの当たる面に、凹
凸や振動で影響を受ける突起がある場合には、工具ホー
ンの放射面を基板の凹凸形状に合わせて加工しなければ
ならず、加工が容易でないという問題がある。
本発明は、かかる現況に鑑みなされたもので、基板が大
型であっても、また基板の背面側から超音波エネルギを
与えることができない場合であっても、特殊な治具等を
用いることなく、容易かつ良好に溶着片を基板上に溶着
することができるプラスチックの伝達溶着法を提供する
ことを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、前記目的を達成する手段として、入力面とこ
れに対向する放射面との間の寸法が、使用振動周波数に
対し、捩り振動で半波長共振するように設定された工具
ホーンを用い、基板上に載置された溶着片を、前記工具
ホーンで押圧しながら捩り振動を加え、前記放射面のエ
ネルギを、溶着片の内部を通して溶着片と基板との接触
面に伝達し、この接触面で発生させて基板に溶着片を溶
着するプラスチックの伝達溶着法であって、前記溶着片
の基板との接触面に、複数の小突起や断面逆三角形状を
なすリング状のリブを設けるようにしたことを特徴とす
る。
［作用］ 本発明に係るプラスチックの伝達溶着法においては、基
板上に載置された溶着片を工具ホーンで押圧し、この状
態で捩り振動が加えられる。すると、工具ホーンの放射
面のエネルギは、溶着片の内部を通して溶着片と基板と
の接触面に伝達され、この接触面での擦りによる発熱に
より、溶着片と基板との溶着がなされる。このため、溶
着片を溶着する側からの作業のみとなり、作業性を大幅
に向上させることが可能となる。
そして、本発明においては、溶着片の基板との接触面
に、複数の小突起や断面逆三角形状をなすリング状のリ
ブを設けるようにしているので、エネルギが小突起また
はリブに集中し、溶着状態をより安定させることが可能
となる。
［実施例］ 以下、本発明実施の一例を図面を参照して説明する。
第１図および第２図は、本発明に係るプラスチックの伝
達溶着法を実施するための装置構成の一例を示すもの
で、図中、符号１は、円柱状をなす捩り振動用の工具ホ
ーンであり、この工具ホーン１を用いて、筒状の溶着片
２０を基板３０上に圧力Ｐで押圧し、この状態で、超音
波捩り振動Ｆを加えることにより、溶着片２０が基板３
０に溶着されるようになっている。
前記工具ホーン１は、第３図に示すように、超音波捩り
振動Ｆが加えられる入力面２と、溶着片２０に接触する
放射面３との間の寸法がＬに設定されており、この寸法
Ｌは、前記超音波捩り振動Ｆの周波数λのほぼ半分の長
さの約λ/2に設定され、半波長共振するようになってい
る。
また、工具ホーン１の放射面３側のL/2の領域は、第３
図に示すように縮径加工されており、その直径は、例え
ば入力面２側の直径Ｒの半分のR/2に設定されている。
そしてこれにより、入力面２側の変位に対し、放射面３
側の変位を拡大できるようになっている。この場合の変
位上昇は、従来の縦振動よりも大きくなる。これは、縦
振動では、面積比の逆数で振幅が拡大するのに対し、捩
り振動では、半径の四乗比の逆数で振幅が拡大するから
でる。
一方、基板３０上に溶着される溶着片２０には、第１
図，第４図および第５図に示すように、基板３０との接
触面に、例えば放射状をなす複数の小突起２０ａあるい
は断面逆三角形状をなすリング状のリブ２０ｂが設けら
れており、前記工具ホーン１から伝達されるエネルギ
は、これら各小突起２０ａあるいはリブ２０ｂに集中的
に与えられ、より安定した溶着を行なうことができるよ
うになっている。
次に、本発明に係るプラスチックの伝達溶着法について
説明する。
溶着片２０を基板３０上に溶着する場合には、まず基板
３０上に溶着片２０を載置し、この溶着片２０を、工具
ホーン１により圧力Ｐで押圧する。そしてこの状態で、
超音波捩り振動Ｆを、工具ホーン１の入力面２に加え
る。すると、工具ホーン１の放射面３は、入力面２と逆
位相で捩り振動し、その変位の大きさは、入力面２の変
位よりも大きくなる。この変位上昇は、半径の四乗比の
逆数で振幅が拡大されるので、縦振動の場合よりも大き
な変位を容易に得ることができる。
この放射面３のエネルギは、溶着片２０の内部を通っ
て、溶着片２０と基板３０との接触面に伝達され、各小
突起２０ａあるいはリブ２０ｂに集中的に与えられる。
このため、各小突起２０ａあるいはリブ２０ｂは短時間
で溶融し、短時間で安定した溶着状態が得られる。
しかして、溶着片２０側からの作業のみにより、溶着片
２０を基板３０に溶着することができるので、基板３０
を固定したままで溶着することができる。このため、基
板３０が大型であったり、あるいは基板３０の背面側か
ら作業が不可能であったり、さらには基板３０の板厚が
厚い場合であっても、極めて容易に溶着片２０を溶着す
ることができ、溶着状態も良好である。
なお、前記実施の一例では、入力面２側に比較して放射
面３側が細径の工具ホーン１を用いる場合につい説明し
たが、ストレートの円柱状をなす工具ホーンを用いるよ
うにしてもよく、また放射面３側が、溶着片２０の形状
に倣った筒状をなす工具ホーンを用いるようしてもよ
い。
また、溶着片２０は、円筒状をなす場合に限らず、角筒
状をなす場合にも適用でき、また筒状に限らず、中実の
棒状をなす場合にも適用できる。そして、工具ホーン
も、この溶着片２０の形状に合わせ、角筒状や角柱状，
あるいは角柱の中心部に円形の穴を設けた形状等にする
ことができる。
また、溶着片２０に設けられる小突起２０ａあるいはリ
ブ２０ｂは、その数および形状に制限はない。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、入力面とこれに対向する
放射面との間の寸法が、使用振動周波数に対し、捩り振
動で半波長共振するように設定された工具ホーンを用
い、基板上に載置された溶着片を、前記工具ホーンで押
圧しながら捩り振動を加え、前記放射面のエネルギを、
溶着片の内部を通して溶着片と基板と接触面に伝達し、
この接触面で発熱させて基板に溶着片を溶着するように
しているので、基板が大型であったり、基板の背面側か
ら超音波エネルギを与えることができない場合であって
も、特殊な治具等を用いることなく、容易かつ良好に溶
着片を基板上に溶着することができる。
そして、本発明においては、溶着片の基板との接触面
に、複数の小突起または断面逆三角形状をなすリング状
のリブを設けるようにしているので、エネルギを小突起
またはリブに集中させ、より短時間で良好に溶着するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るプラスチックの伝達溶着法を実施
するための装置構成を示す斜視図、第２図はその溶着作
業状態を示す説明図、第３図はこの溶着に使用される工
具ホーン示す構成図、第４図は溶着片に設けた小突起の
形状を示す説明図、第５図は溶着片に設けたリブの形状
を示す部分断面図である。 １：工具ホーン、２：入力面 ３：放射面、２０：溶着片 ２０ａ：小突起、２０ｂ：リブ ３０：基板、Ｆ：超音波捩り振動 λ：周波数、Ｐ：圧力

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入力面とこれに対向する放射面との間の寸
    法が、使用振動周波数に対し、捩り振動で半波長共振す
    るように設定された工具ホーンを用い、基板上に載置さ
    れた溶着片を、前記工具ホーンで押圧しながら捩り振動
    を加え、前記放射面のエネルギを、溶着片の内部を通し
    て溶着片と基板と接触面に伝達し、この接触面で発熱さ
    せて基板に溶着片を溶着するプラスチックの伝達溶着法
    であって、前記溶着片の基板との接触面に、複数の小突
    起または断面逆三角形状をなすリング状のリブを設ける
    ことを特徴とするプラスチックの伝達溶着法。
JP2333257A 1990-11-29 1990-11-29 プラスチックの伝達溶着法 Expired - Lifetime JPH0622907B2 (ja)

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